基于自准直效应的宽角度频率可调光子晶体波导的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于自准直效应的宽角度频率可调光子晶体波导，包括设有通孔的基材和由多个铁氧体柱组成的磁性光子晶体,所述铁氧体柱位于通孔中。本实用新型结构简单，实现方便，波束在宽角度范围内的入射到光子晶体中时可以实现完全准直的传输；同时波导传输的频率可以随外加磁场动态可调。
【专利说明】 基于自准直效应的宽角度频率可调光子晶体波导
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种宽角度频率可调光子晶体波导，具体是一种微波段宽角度频率可调光子晶体波导，更具体是一种基于自准直效应的宽角度频率可调光子晶体波导。
【背景技术】
[0002]光子晶体自准直波导利用的是光子晶体的自准直效应，自准直效应是在不借助非线性效应并且不引入常用的光子晶体线缺陷波导情况下，某角度范围内的波束入射到光子晶体中时，波束能够克服发散或衍射效应实现几乎完全准直的传输特性。光子晶体的这一特殊效应可以被用来解决波束整形问题，并可对波导输出波进行控制。但是对于波速的宽角度入射研究的较少。另外结构中光子晶体的基元参数设定好之后，对导波的频率区间也就不能随意改变了。
实用新型内容
[0003]实用新型目的:针对上述现有技术存在的问题和不足，本实用新型的目的是提供一种结构简单，实现方便的基于自准直效应的宽角度频率可调光子晶体波导，波束在宽角度范围内的入射到光子晶体中时可以实现完全准直的传输；同时波导传输的频率可以随外加磁场动态可调。
[0004]技术方案:为实现上述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案为一种基于自准直效应的宽角度频率可调光子晶体波导，包括设有通孔的基材和由多个铁氧体柱组成的磁性光子晶体，所述铁氧体柱位于通孔中。
[0005]进一步的，所述铁氧体柱为软磁铁氧体柱。更进一步的，所述软磁铁氧体柱为微波钇铁石榴石铁氧体柱。
[0006]进一步的，所述铁氧体柱的形状为长方体。更进一步的，所述长方体为细长的长方体，更进一步的，所述长方体的高度为10mm，其长、宽根据实际需要仿真设定。
[0007]进一步的，所述基材的介电常数介于1.0和1.18之间。更进一步的，所述基材为泡沫基材。
[0008]进一步的，所述基材的上表面和下表面分别设有金属板，其大小、形状可同光子晶体阵列一致。更进一步的，所述金属板为矩形金属板。更进一步的，所述金属板为铝板。
[0009]进一步的，所述铁氧体柱的厚度与所述基材的厚度相同。
[0010]进一步的，所述铁氧体柱构成规则形状的阵列。
[0011]进一步的，所述铁氧体柱构成正方形的阵列。
[0012]有益效果:本实用新型可以应用软磁铁氧体材料的等效磁导率随外加偏置磁场强度改变而改变的可调特点，实现基于自准直效应的磁可调波导。这种波导不仅具有入射角度宽，微波频带宽，未使用线缺陷等优点，而且还有结构简单，成本低廉，易于实现等优势。通过改变磁性长方体的长径比或晶格常数或基材的材质可以设计出不同频段不同带宽的自准直波导。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1 (a)为本实用新型的结构示意图，图1 (b)为磁性光子晶体的结构示意图；
[0014]图2为本实用新型入射角度时的S21参数仿真结果图；
[0015]图3 (a)为布里渊区各点标不图，图3 (b)为传输频率随外加偏置磁场变化图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本实用新型，应理解这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
[0017]本申请受国家级2013年大学生创新创业训练计划项目(项目批准号:201310323009)和江苏省2013年大学生实践创新训练计划项目(项目批准号:201310323009Z)支持。
[0018]以下波导的性能仅是针对采用微波钇铁石榴石铁氧体(铁氧体的饱和磁化强度18840e)条件下优化后的结果，若采用别的类似软磁铁氧体，基于本发明原理和结构进行尺寸上的优化后也能得到。
[0019]如图1 (a)和图1 (b)所示，本实用新型的一种宽角度频率可调光子晶体波导，本实施例中，其主要包括阵列铁氧体长方体柱I构成的磁性光子晶体和泡沫材质的基材2，铁氧体长方体柱位于泡沫材质的通孔中。磁性光子晶体为四方点阵，a为晶格常数，rl,r2为铁氧体长方体的长和宽，本实施例中，a= 10mm, rl=2.4mm, r2=9mm。
[0020]图2所示为磁性光子晶体的阵列大小为34*19时微波带通滤波器的S参数仿真结果。其中入射波角度力11 ,自准直频带有两个，分别约为9GHZ-11GHZ，12GHZ-14GHZ。其中-3dB的带宽范围从9.4.GHz到10.25GHz,从12.3GHz到12.55GHz。每段都有近1.GHZ的带宽，且整个通带具有很好的平坦度。可以看出能量可以在结构内很好的自准直传输，没有衍射现象。理论可实现入射角度为±90°。
[0021]图3(a)示出了布里渊区各点标示；图3 (b)示出了上述参数所计算的能带图，两条能带图加载的外加偏置磁场分别为8000e和23000e，可以看出自准直传输的频带随外加磁场的升高而变高，提高得频率近1GHz。可见本实用新型实现的自准直波导传输频带可以由外加偏置磁场调节。
【权利要求】
1.一种基于自准直效应的宽角度频率可调光子晶体波导，其特征在于，包括设有通孔的基材和由多个铁氧体柱组成的磁性光子晶体，所述铁氧体柱位于通孔中。
2.根据权利要求1所述基于自准直效应的宽角度频率可调光子晶体波导，其特征在于，所述铁氧体柱为软磁铁氧体柱。
3.根据权利要求2所述基于自准直效应的宽角度频率可调光子晶体波导，其特征在于，所述软磁铁氧体柱为微波钇铁石榴石铁氧体柱。
4.根据权利要求1所述基于自准直效应的宽角度频率可调光子晶体波导，其特征在于，所述铁氧体柱的形状为长方体。
5.根据权利要求1所述基于自准直效应的宽角度频率可调光子晶体波导，其特征在于，所述基材的介电常数介于1.0和1.18之间。
6.根据权利要求1所述基于自准直效应的宽角度频率可调光子晶体波导，其特征在于，所述基材的上表面和下表面分别设有金属板。
7.根据权利要求6所述基于自准直效应的宽角度频率可调光子晶体波导，其特征在于，所述金属板为铝板。
8.根据权利要求1所述基于自准直效应的宽角度频率可调光子晶体波导，其特征在于，所述铁氧体柱的厚度与所述基材的厚度相同。
9.根据权利要求1所述基于自准直效应的宽角度频率可调光子晶体波导，其特征在于，所述铁氧体柱构成规则形状的阵列。
10.根据权利要求1所述基于自准直效应的宽角度频率可调光子晶体波导，其特征在于，所述铁氧体柱构成正方形的阵列。
【文档编号】G02B6/122GK203838365SQ201420276195
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年5月28日 优先权日:2014年5月28日
【发明者】李清波, 陈宝锭, 陈华宝, 孙慧玲, 李珊珊 申请人:淮阴师范学院